Question

【題目】實驗室常利用甲醛法測定(NH4)2SO4樣品中氮的質量分數，其反應原理為：4NH4＋ ＋ 6HCHO = 3H＋＋ 6H2O ＋ (CH2)6N4H＋ [滴定時，1 mol(CH2)6N4H＋與1 mol H＋相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸。某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：

步驟Ⅰ 稱取樣品1.500 g。

步驟Ⅱ 將樣品溶解后，完全轉移到250 mL容量瓶中，定容，充分搖勻。

步驟Ⅲ 移取25.00 mL樣品溶液于250 mL錐形瓶中，加入10 mL 20%的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5 min后，加入1～2滴酚酞試液，用NaOH標準溶液滴定至終點。按上述操作方法再重復2次。

（1）根據步驟Ⅲ填空：

①堿式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入NaOH標準溶液進行滴定，則測得樣品中氮的質量分數 （填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

②錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，則滴定時用去NaOH標準溶液的體積 (填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。

③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察 。

A．滴定管內液面的變化 B．錐形瓶內溶液顏色的變化

④滴定達到終點時，酚酞指示劑由 色變成 色。

（2）滴定結果如下表所示：

若NaOH標準溶液的濃度為0.1010 mol/L，則該樣品中氮元素的質量分數為 。（結果保留四位有效數字）

Answer 1

【答案】（1）①偏高。②無影響。③B。④無；粉紅(或淺紅)。（2）18.75%。

【解析】

試題分析：（1）①堿式滴定管用蒸餾水洗滌后，沒有用NaOH標準溶液潤洗就直接加入NaOH標準溶液，使滴定的氫氧化鈉溶液的濃度偏小，則消耗氫氧化鈉標準溶液體積判斷，得測得樣品中(CH2)6N4H＋偏多，因此結果氮的質量分數偏高；

②錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，由于溶液中含有的被程度的物質的物質的量不變，則滴定時用去NaOH標準溶液的體積也不變，因此不會產生任何影響；

③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶內溶液顏色的變化，故選項B正確；

④由于指示劑酚酞在酸溶液中，用已知濃度的堿滴定未知濃度的酸，因此開始溶液是無色，當滴定達到終點時，酚酞指示劑由無色變成淺紅色；

（2）根據實驗可知第一次實驗反應消耗標準溶液的體積21.03mL-1.02mL=20.01mL；第二次實驗反應消耗標準溶液的體積21.99mL－2.00mL＝19.99ml；第三次實驗反應消耗標準溶液的體積20.20mL-0.20mL＝20.00ml；因此反應消耗標準溶液的體積是V＝(20.01mL+19.99ml+20.00ml)÷3＝20.00mL，根據酸、堿發生中和反應時的物質的量關系是1:1可知：c×25.00mL=0.1010 mol·L－1×20.00mL，解得c＝0.0808mol/L，則250mL溶液中含有(CH2)6N4H＋及H+的物質的量是0.0808mol/L×0.25L＝0.0202mol，則在1.500 g樣品中含NH4+的物質的量是0.0202mol，其中含有N的質量是m(N)＝0.0202mol×14g/mol＝0.2828g，所以N元素的質量分數是（0.2828g÷1.500 g）×100%＝18.85%。